JWST saavutti L2-pisteen haloradan

NASAn, ESAn ja Kanadan avaruusjärjestön yhteishanke sijoittaa James Webb avaruusteleskooppi Lagrangen L2-pisteen haloradalle on onnistunut. Tarvittava ratakorjaus tehtiin eilen (24.2.2022) käynnistämällä teleskoopin ohjausraketit 297 sekunnin ajaksi. Polton seurauksena JWST:n ratanopeus kasvoi 1,6 m/s ja rata muuttui kiertoradaksi L2-pisteen ympäri. Tällä radalla avaruusteleskooppi pysyy käyttämällä vain vähäisen määrän polttoainetta pieniin ratakorjauksiin.

Kaaviokuva JWST:n radasta ja L2-pisteen haloradalle asettumisesta.
Kuva Steve Sabia/NASA Goddard.

 
James Webb avaruusteleskooppi laukaistiin avaruuteen joulukuun 25 päivänä (2021) Ariane 5 kantoraketilla Kouroun avaruuskeskuksesta Ranskan Guianasta. Laukaisun jälkeen avattiin ensin teleskoopin aurinkokennot ja sen jälkeen pääpeilin osat siirrettiin paikoilleen. Saavuttaakseen päämääränsä, teleskoopille piti tehdä vielä jokunen ratakorjaus, mutta niiden määrä ja kesto oli pienempi kuin mitä suunnitelmissa oli varauduttu. Tästä syystä polttoainetta säätyi merkittävästi ja nyt teleskoopin 5,5 vuoden toiminta-ajaksi lasketaan noin 10 vuotta.

Lagrangen L2-piste muodostuu Auringon ja Maan gravitaation ja keskipakoisvoiman yhdistelmästä noin 1,5 miljoonan km etäisyyteen maapallosta, jonka pisteen ympärille on mahdollisuus muodostaa sinne lähetetuille aluksille ns. halorata. Haloradan keskellä ei ole minkäänlaista massakeskipistettä, vaan se muodostuu ”lähes itsestään” em. gravitaatiovaikutuksen vuoksi. Halorata L2-pisteessä ei kuitenkaan ole stabiili pitkällä aikavälillä, sillä siihen vaikuttaa monia häiritseviä tekijöitä. Ehkä merkittävin häiriön aiheuttaja on Auringon valon paine, joka pyrkii poistamaan aluksen L2-pisteessä ja muutamaan sen tavanomaiseksi Aurinkoa kiertäväksi radaksi.

Halorata on luonteeltaan muutenkin labiili, sillä sen gravitaatiogradientti on käänteinen gravitaatiokuoppaan verrattuna, eli se on muodoltaan satulapintaa muistuttava. Mikään luonnollinen kappale (asteroidi tai meteoroidi) ei voi pysytellä haloradalla kovinkaan pitkään, vaan ne poistuvat viimeistään muutaman vuoden kuluessa, jos ne sinne jostakin syystä päätyvät. Tällaisia luonnollisia satelliitteja havaitaan lyhytaikaisesti silloin tällöin, joskin ne näyttävät useimmiten kiertävän maapalloa ns. kvasiradalla, joka on hieman erilainen kuin halorata.

Nyt kun JWST on sijoitettu tehtävänsä edellyttämälle radalle, insinöörien ja tutkijoiden seuraavat tehtävä on säätää pääpeilin lohkot nanometrin tarkkuudella oikeille paikoilleen. Aikaa tähän arvioidaan tarvittavan noin kolme kuukautta.

JWSTn laukaisun päivämäärä siirtyi

 ESA ja NASA yhteishanke James Webb avaruuskaukoputken laukaisu on siirtynyt joulukuun 18. päivään. Kumpikaan avaruusjärjestö ei tiedotteessaan kerro sitä, mikä siirron perimmäinen syy on. Niitä varmasti on monia eikä koronapandemia ole niistä vähäisin. Teleskooppi on valmiina siirrettäväksi Kaliforniasta laukaisukeskukseen Kourouhun Ranskan Guianassa, jossa myös Ariane 5 ECA -kantoraketin osat odottavat lopullista kokoonpanoa.

JWST viimeisessä toimintatestissä

Ensi lokakuun 31 päivänä avaruuteen lähetettävä James Webb avaruusteleskooppi on avattu viimeisen kerran toimintavalmiuteen maanpinnalla. Testi tehtiin Northrop Grumman tehtaalla Kaliforniassa. Jos ja kun testi on läpäisty, avaruusteleskooppi taitellaan jälleen valmiiksi laukaisuasentoon, pakataan kuljetussäiliöön ja se lähteen pariviikkoiselle matkalle laivalla kohti Etelä-Amerikan pohjoisrannalla sijaitsevaa Euroopan avaruusjärjestön laukaisukeskusta Kourouta Ranskan Guianassa.

James Webb avaruusteleskooppi viimeisessä tarkastuksessa. Kuva NASA / Chris Gunn.

Kouroussa avaruusteleskooppi kiinnitetään Ariane 5 kantorakettiin ja laukaisun on suunniteltu tapahtuvaksi lokakuun 31 päivänä tänä vuonna. Ariane 5 on ainoa kantoraketti, jonka lastitila on riittävän laaja kaukoputkelle. Tässä samassa syystä 6,5 metriä halkaisijaltaan oleva pääpeili avataan vasta avaruudessa.

Pääpeili koostuu 18 kuusikulmaisesta osapeilistä, joiden pitää avaruudessa tuottaa yksi, erittäin tarkka kuva. Näin ollen osapeilien suuntaus on ollut erittäin suurta tarkkuutta vaativa tehtävä. Peilit on valmistettu erittäin keveästä berylliumista ja päällystetty kultauksella. Kulta heijastaa infrapunasilla aallonpituuksilla parhaiten. JWST toimiikin infrapunaisen valon usealla eri aallonpituudella.

Havainnot infrapunaisella aallonpituudella vaativat sitä, että niin itse peili kuin kaikki havaintolaitteet ovat kylmempiä kuin vastaanotettava infrapunainen valo. Tästä syystä avaruusteleskoopissa on avattava lämpösuoja, jonka viisi kerrosta lämmöltä eristävää kalvoa estävät itse kaukoputkea lämpenemästä Auringon porottaessa esteettömästi.

Kaukoputkea ei luonnollisestikaan voi koskaan suunnata kohti Aurinkoa, Kuuta tai Maata kohti. Tämän vuoksi se sijoitetaankin noin 1,5 miljoona km etäisyyteen Maan radan ulkopuolelle, jossa se pysyttelee lähes paikoillaan keskipakovoiman vaikutuksesta. Aluetta kutsutaan Lagrangen L2 pisteeksi. Keskipakovoiman aiheuttaa Maan kiertoliike Auringon ympäri, koska maapallon gravitaatio toimii eräänlaisena liekana, jonka päässä avaruusteleskooppi on. Maapallon kiitää avaruudessa nopeammin kuin avaruusteleskooppi omalla Aurinkoa kiertävällä radalla, joten teleskooppi on pakotettu nopeampaan vauhtiin ja tästä syntyy keskipakovoima, joka kumoaa Maan gravitaatiovoiman.

JWST on tullut maksamaan noin 10 miljardia dollaria. Lisäksi se on useita vuosia myöhässä alkuperäisestä aikataulustaan.

Alla olevassa videossa joitakin välähdyksiä JWST:n kokoamisesta.